一种难加工TiAl合金叶片高精度机加工方法技术

本发明专利技术公开了一种难加工TiAl合金叶片高精度机加工方法，对合金叶片三维结构增材设计，叶片两端向外各延伸设计一个凸台，凸台中心线与叶片中轴线重合，在两端凸台面上与中心线同轴向内各设计一埋头顶尖沉孔，获得毛坯模型；将该模型采用电子束选区熔融3D打印机制备叶片坯料，通过热处理对叶片坯料进行组织调控，获得待精加工坯料；在五轴数控中心上完成坯料叶身部位的铣削加工，采用低熔点合金在叶身部位制作出包裹叶身的固定台，台面稳定夹持固定在加工中心上，完成叶片两端榫头和叶冠结构的精加工；再将低熔点合金熔化去除，获得高精度合金叶片零件。该方法适用于强度高、脆性大、难加工零件的高精度机加工，具有效率高、精度高的特点。度高的特点。度高的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种难加工TiAl合金叶片高精度机加工方法


[0001]本专利技术属于金属增材制造
，具体涉及一种难加工TiAl合金叶片高精度机加工方法。

技术介绍

[0002]TiAl金属间化合物因其优异的高温性能而在过去二十年中得到了广泛的研究，在700
‑
850℃范围内，TiAl合金的比强度显著高于普通钛合金和镍基高温合金等材料，主要应用于航空发动机压气机叶片和低压涡轮等零件。目前，CJ1000A、CJ2000等国产长江系列商用航空发动机对TiAl合金低压涡轮叶片提出迫切需求。TiAl叶片重量比原镍基高温合金叶片降低50％，显著提高发动机性能和降低15％的燃油消耗。由于TiAl合金表现出非常低的断裂韧性和室温延展性，目前传统方法如挤压和锻造、铸造和粉末冶金等方法制造力学性能优异、形状结构复杂的TiAl合金零件较为困难，且生产成本较高。
[0003]作为一种难加工材料，TiAl叶片毛坯在机加工时具有一定的难度。为了解决TiAl合金叶片传统加工方法存在的诸多问题，引入增材设计及增材制造技术。增材制造又称为3D打印，是一种先进制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种难加工TiAl合金叶片高精度机加工方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：对TiAl叶片模型进行增材设计，获得带工艺台的叶片毛坯模型；对所述叶片毛坯模型进行电子束3D打印，制备出TiAl合金叶片坯料；通过热处理对所述坯料进行组织调控，获得待精加工坯料；对所述待精加工坯料叶身部位进行精密机加工，然后再对其两端榫头和叶冠结构进行精密机加工，获得TiAl合金叶片成品零件。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的TiAl叶片模型增材设计、增材制造和热处理包括：对TiAl合金叶片模型进行加工余量设计，并在叶片的两端向外各延伸设计出一个沿叶片中轴线走向的凸台，所述凸台的中心线与叶片中轴线重合；在两端凸台面上与中心线同轴向内各设计一个锥形埋头顶尖沉孔，设计完成获得带工艺台的叶片毛坯模型；将所述叶片毛坯模型采用电子束选区熔融3D打印机制备出TiAl合金叶片坯料；并通过热处理对所述TiAl合金叶片坯料进行组织调控，获得待精加工坯料。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的TiAl叶片的精密机加工包括：在五轴数控加工中心上，将所述叶片坯料两端的工艺台和顶尖沉孔位置夹持固定到位，开展叶身部位的精密铣削加工，实现所述叶身部位高精度成形；然后将获得的工件固定在设计好的不锈钢定位模具中，浇入低熔点合金，使低熔点合金凝固后紧密包覆在叶身部位，制作出具有定位功能的固定台；将所述工件固定台的台面稳定夹持固定到五轴数控加工中心上，完成两端榫头和叶冠结构的精密机加工；最后将低熔点合金熔化去除，最终获得高精度TiAl合金叶片零件。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所使用的3D打印机为电子束选区熔融设备，主要工艺参数为：加工仓的真空度≤0.3Pa，设置切片厚度为0.03～0.3mm，对基板的扫描尺寸设置为边长90～200mm正方形平面，设置预热温度为1000～1300℃，设置预热循环次数为3～15次，设置电子束聚焦电流为12～48mA；所使用的球形TiAl合金粉末粒径分布为：0.045～0.2mm。5.根据权利要求4所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢东，陈琛，
申请(专利权)人：成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：